El avance láser integrado en chip de la Universidad de Harvard facilita a los chips lograr aplicaciones de grado industrial
2025-05-12
Los físicos de la Universidad de Harvard han desarrollado un poderoso láser nuevo en chip que emite pulsos brillantes en el espectro de infrarrojo medio, una gama de luz evasiva pero extremadamente útil que puede usarse para detectar gases y permitir nuevas herramientas espectroscópicas. El dispositivo incluye la funcionalidad de un sistema más grande en un pequeño chip, sin la necesidad de componentes externos. Fusiona un diseño fotónico innovador con tecnología de láser en cascada cuántica y se espera que pronto revolucione el monitoreo ambiental y los diagnósticos médicos al detectar miles de frecuencias de luz a la vez. Los físicos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson (SEAS) han desarrollado un láser compacto que emite pulsos de luz brillantes y ultrashortes en el espectro de infrarrojo medio, un rango de longitud de onda que es científicamente valioso y tecnológicamente desafiante. El rendimiento del dispositivo es comparable al de sistemas fotónicos mucho más grandes, pero está completamente integrado en un solo chip. La investigación, publicada hoy (16 de abril) en la revista Nature, marca la primera demostración de un generador de pulso láser de picosegundos en chips que funciona sin componentes externos. El láser puede generar peines de frecuencia óptica, un espectro de frecuencias espaciadas uniformemente, para una amplia gama de aplicaciones en mediciones de alta precisión. Se espera que esta plataforma compacta ayude a realizar una nueva generación de sensores de gas de amplio espectro para monitoreo ambiental y herramientas espectrales avanzadas para imágenes médicas. Los campos de la fotónica y la electromagnética están experimentando cambios profundos provocados por la profunda integración de la tecnología de simulación numérica. El diseño óptico y los métodos de análisis tradicionales muestran gradualmente sus limitaciones cuando se enfrentan a problemas como el control complejo del campo de la luz y la predicción de las propiedades ópticas de las estructuras múltiples. Como una poderosa herramienta de simulación numérica, el método FDTD está acelerando su penetración en todos los aspectos de la investigación interdisciplinaria óptica y multidisciplinaria. Desde el diseño de la metasuperficie hasta el análisis de la estructura nano-óptica, desde la manipulación del haz hasta la optimización de dispositivos fotónicos, FDTD está remodelando el paradigma de la investigación y la aplicación óptica. En términos de tendencias internacionales, el estudio de las metasurfaces se ha convertido en un tema candente. Las metasurfaces pueden romper las capacidades de control de los componentes ópticos tradicionales en la luz y realizar un control flexible de la luz en múltiples dimensiones, como fase, polarización y amplitud. Desde la investigación básica hasta las aplicaciones prácticas, se explora constantemente el potencial de las metasuperficies, y están surgiendo nuevos resultados de investigación en un flujo interminable. Por ejemplo, las metasurfaces se pueden usar para lograr un control preciso de la forma de los haces de luz y generar vigas especiales como vigas de vórtice y vigas aireadas. Estas vigas tienen ventajas únicas y amplias perspectivas de aplicaciones en los campos de comunicaciones ópticas, imágenes ópticas, pinzas ópticas, etc. Al mismo tiempo, la integración cruzada de las metasurfaces con disciplinas de vanguardia, como la nanófótica y la plasmonia, las operaciones innovadoras han promovido el desarrollo innovador del campo de las óptimas y proporcionadas nuevas ideas y los métodos para solucionar los problemas que son difíciles. En el nivel de demanda nacional, el rápido desarrollo de mi país en los campos de comunicaciones ópticas, procesamiento de información óptica, imágenes ópticas, chips fotónicos, etc. ha creado una necesidad cada vez más urgente de talentos que puedan dominar las tecnologías avanzadas de diseño óptico y simulación. El "14º plan quinquenal para el desarrollo de la National Natural Science Foundation" propone claramente en las áreas de desarrollo prioritarios para "desarrollar circuitos, módulos de RF y tecnologías de antena con nuevos materiales, nuevas arquitecturas y nuevos mecanismos, explorar la eficiente computación electromagnética, la cálculo de la industria de la industria electromagnética inteligente y el desarrollo de las olas y el desarrollo de las nuevas tecnologías para los sistemas de información electrónica para los sistemas de información electrónica nacional". "
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